7 ANÁLISIS PARAMÉTRICO DE COMPONENTES

7

ANÁLISIS PARAMÉTRICO DE

COMPONENTES

1. ASPECTOS TEÓRICOS DE LA MEDIDA DE

COMPONENTES (2)

1.1 Generalidades (2)

1.2 Valores verdaderos, efectivos e indicados (2) 1.3 Factores que afectan a las medidas (2)

1.4 Resistencias (3) 1.5 Condensadores (6)

1.6 Deducción de los factores D y Q en bobinas (20) 1.7 Deducción de los factores D y Q en condensadores (20) 1.8 Relaciones entre Ls y Lp y entre Rs y Rp (21)

1.9 Relaciones entre Cs y Cp y entre Rs y Rp (24) 1.10 Relaciones entre elementos serie y paralelo (27) 1.11 Mediciones de los parámetros de un condensador (28) 1.12 Medida de los parámetros de un cristal (29)

2. EL ANALIZADOR DE IMPEDANCIAS HP 4194A (31)

2.1 Características del HP 4194A (31) 2.2 Controles del HP 4194A (32)

3. EVALUACION DE CIRCUITOS EQUIVALENTES (36)

3.1 Evaluación con circuitos eqivalentes de 2 elementos (36) 3.2 Evaluación con circuitos equivalentes de 3 elementos (37) 3.3 Cuadro resumen de circuitos equivalentes (38)

4. EJEMPLOS DE PROCESOS DE MEDIDA (39)

4.1 Evaluación de condensadores (39) 4.2 Evaluación de bobinas (39)

4.3 Evaluación de cristales (41) 4.4 Evaluación de cables (42)

5. MEDIDAS DE GANANCIA / FASE (43)

5.1 Análisis paramétrico de filtros (43) 5.2 Evaluación de amplificadores (48) 5.3 Compresión de ganancia (50)

6. OBTENCIÓN DE GRAFICAS IMPRESAS (50)

7. APÉNDICE : MENUS (51)

1. ASPECTOS TEÓRICOS EN LA MEDIDA DE

COMPONENTES.

1.1.- GENERALIDADES

Un componente real (resistencia, condensador, inductancia) no es una pura resistencia o reactancia, sino que todo componente es una combinación de resistencia, capacidad e inductancia.

En general la Impedancia (Z) la podemos definir como: la oposición que un componente o circuito, ofrece al paso de la corriente a una determinada frecuencia. La impedancia (Z) contiene una parte real (R) y una parte imaginaria (X), y por tanto se puede representar en coordenadas rectangulares (R±jX) o en forma polar: |Z| Φ

1.2.- VALORES VERDADEROS, EFECTIVOS E

INDICA-DOS

En todo componente podemos considerar tres conceptos o formas de expresar su valor, que hay que tener en cuenta cuando se realiza una medida.

a) Valor verdadero: es el valor de un circuito o componente (resistor, inductor, condensador) que excluye los efectos de sus componentes parásitos. En muchos casos, el verdadero valor viene expresado por una relación matemática, que tiene en cuenta la composición física ideal de los componentes. En el mundo real, el valor verdadero sólo tiene un interés académico.

b) Valor efectivo: tiene en cuenta los efectos de las componentes parásitas. Es la resultante algebraica de los vectores reales e imaginarios; por tanto depende de la frecuencia.

c) Valor indicado: Es el valor que nos indica un instrumento, que puede diferir del que nos indica otro, pues dependerá de la mayor o menor precisión de cada instrumento. Todos los valores indicados tienen diferencias ,comparados con los valores efectivos. Las diferencias pueden tener diversas causas. Cuanto más se aproxime el valor indicado al valor efectivo tanto mejor será la medida.

Con la medida efectuada mediante un instrumento intentamos aproximarnos al valor efectivo, que es el que importa en la práctica, sin que lleguemos a conocerlo exactamente, pues, no hay ningún instrumento perfecto. De aquí la necesidad de dar los límites entre los cuales está comprendido el valor medido.

1.3.- FACTORES QUE AFECTAN A LAS MEDIDAS

El valor medido o indicado puede venir afectado por las condiciones en que se hace la medida.

Ejemplo: La medida de la capacidad de un diodo varicap (= diodo cuya capacidad

1- por la tensión de polarización de continua

2- por el nivel de alterna con que se realice la medida 3- por la temperatura a que se realice la medida

Como puede suponerse cada uno de estos factores no tienen la misma importancia. Se pueden clasificar en 1er_{, 2º y 3}er _{orden según su influencia.}

1.4.- RESISTENCIAS

1.4.1.- DEFINICIÓN

La definición más comúnmente aceptada es: Resistencia es la propiedad de un conductor que determina la corriente que circula, para una diferencia de potencial aplicada entre sus extremos.

La unidad absoluta es el "ohm", que es la resistencia que presenta un circuito que al aplicarle 1 voltio deja pasar 1 amperio.

1.4.2.- FACTORES QUE AFECTAN A LA RESISTENCIA

La resistencia de los conductores depende de muchos factores, tales como:

Material Temperatura

Dimensiones Frecuencia

Impurezas

En algunos casos, como en los semiconductores, influyen también la iluminación, la diferencia de potencial aplicada, los campos magnéticos o la presión.

1.4.3.- VALOR VERDADERO, EFECTIVO E INDICADO DE UN

RESISTOR

Todo resistor real además de resistencia presenta reactancia.

Valor verdadero (True) es la resistencia que presenta a la corriente continua. El valor efectivo tiene en cuenta la componente reactiva y depende de la frecuencia.

El valor indicado es el que marca el aparato y depende de su precisión.

1.4.4.- TIPOS MÁS IMPORTANTES DE RESISTENCIAS

La construcción de resistencias puede hacerse a partir de muy diversos materiales y tecnologías. Las resistencias más usadas son:

a) Las de película de carbón.

b) Las bobinadas, hechas con diversos metales o aleaciones. c) Las de película metálica, formadas por metales u óxidos.

1.4.5.- RESISTORES DE PELÍCULA DE CARBÓN

Los resistores de película de carbón son los más usados por su bajo coste. Están formados por una película de carbón o grafito y resina, depositado sobre un cilindro de cerámica o cristal.

Ilustr. 1

La resistencia varía con la frecuencia. En las resistencias bobinadas puede aumentar la resistencia debido a que la corriente tiende a pasar por la superficie; (efecto pelicular) pero también puede disminuir la impedancia. Este efecto es debido a la capacidad distribuida. El circuito equivalente sería el de la Ilustr. 1.

Posteriormente se comprobarán las variaciones de la resistencia equivalente de varios resistores en función de la frecuencia. Mediante el circuito equivalente se hallará la componente reactiva.

1.4.6.- RESISTORES BOBINADOS

Los resistores bobinados los podemos dividir en dos grandes grupos. a) Los de uso general.

b) Los de precisión.

c) Estos utilizan dos técnicas algo diferentes para minimizar la inductancia del bobinado.

Una consiste en dividir el bobinado en secciones, las cuales van alternando el sentido del bobinado.

Ilustr. 2

La otra, consiste en disponer el bobinado en distintas capas, las cuales van cambiando el sentido del bobinado. Los resistores bobinados de propósito general, al estar bobinados en un sólo sentido, presentan una inductancia serie importante. El circuito equivalente sería el mostrado en la Ilustr 2

Para un mismo tipo de material, al aumentar la resistencia, aumenta también la inductancia ya que requiere más espiras.

Con respecto a la frecuencia, tenemos que la resistencia aumenta al aumentar la frecuencia debido al efecto peculiar, pero en algunos casos, el aumento de la resistencia equivalente puede quedar contrarrestada por la capacidad parásita (Co).

Práctica: Posteriormente se medirán distintos tipos de resistores bobinados de algunos ohmios, algunos centenares de ohmios y de KΩ.

Se comprobará:

a) Cómo varía la R con la frecuencia. b) Como varia la XL con la frecuencia c) Se Hallará el circuito equivalente.

1.4.7.- RESISTORES DE PELÍCULA METÁLICA (METAL FILM)

Los resistores de carbón y los bobinados no pueden, hoy día, satisfacer todas las necesidades del mercado.

Los resistores de película metálica, por su pequeño coeficiente de temperatura (típicamente de 0'005% ºC y su excelente respuesta a alta frecuencia, cumple con muchas de las exigencias que pide el mercado. Su principal elemento parásito es la capacidad distribuída, que es muy pequeña ( de 0'2 a 0'6 pF).

Práctica: Posteriormente se medirán varios resistores de película metálica. Mediante el circuito equivalente se hallarán los elementos parásitos para compáralos con los similares de carbón o bobinados.

1.4.8 - DEDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE DE

UN RESISTOR

Circuito equivalente:

1.4.9.- MEDIDA DE RESISTORES

:

La medida de resistencias está basada en la ley de Ohm.

Si la medida se hace en continua, automáticamente se eliminan las componentes reactivas. La ley de Ohm da el verdadero valor de R sólo si se utiliza una tensión continua.

Si utilizamos una señal alterna, lo que medimos es la "Resistencia Equivalente Serie" (ESR), que como se puede ver en el apartado anterior, es algo menor que R por el efecto de la capacidad parásita y la frecuencia

1.4.10.- MEDICIÓN DE RESISTORES MEDIANTE “4 HILOS”

Para medir resistencias pequeñas con precisión es esencial utilizar la técnica de 4 hilos y un generador de corriente constante. Esta técnica permite eliminar la resistencia de las conexiones.

Un par de terminales llevan la corriente al DUT en serie con un amperímetro. El otro par de terminales miden la caída de tensión en los extremos mismos del DUT. El voltímetro es de muy alta impedancia de modo que la corriente que pasa por él es totalmente despreciable. Nuestro aparato utiliza la técnica de 4 hilos.

Los factores secundarios que pueden afectar la medida son:

a) La F.E.M generada por los termopares formados por los contactos entre los terminales del DUT y los del aparato.

b) La resistencia de los contactos por falta de limpieza o de presión. c) La precisión del instrumento.

1.5.- CONDENSADORES

1.5.1.- DEFINICIÓN

En esencia, un condensador consta de 2 placas metálicas separadas por un material dieléctrico o aislante. Su capacidad viene definida como la relación entre la carga almacenada y el voltaje aplicado.

V Q = C

Para 2 placas separadas por un dieléctrico, la capacidad viene dada por la siguiente fórmula: d A E K = C ο

las placas.

Eo = es la permisibidad del vacío.

A = es la superficie enfrentada de las placas. d = es la distancia entre placas.

Nota: El valor obtenido por esta fórmula sería la capacidad "verdadera" (En su cálculo no intervienen los efectos parásitos de la inductancia)

1.5.2.- IMPORTANCIA DEL DIELÉCTRICO

El dieléctrico es el que "identifica" el condensador, no las placas. Los condensadores se clasifican por su dieléctrico. La constante K depende del dieléctrico, que es el principal responsable de la "calidad" del condensador (determina el factor de perdidas, D).

El dieléctrico es quien "almacena" la carga eléctrica debido a la polarización de las moléculas o dipolos por el campo eléctrico.

La constante dieléctrica del "vacío" se toma como término de comparación o referencia ( K=1 ), la del aire es prácticamente igual.

La constante K de cualquier otro dieléctrico se expresa por la relación entre la capacidad de un condensador con dicho dieléctrico y su capacidad usando como dieléctrico el vacío.

C

C

=

K

o

La constante dieléctrica (K) guarda la misma relación con las permeabilidades del material y de vacío. Así

Eo E = K

La constante dieléctrica del material depende de la interacción entre el campo eléctrico aplicado y los centros de las cargas localizadas (dipolos moleculares).

Las "pérdidas" en un dieléctrico ( D) dependen: a) De la absorción del dieléctrico

b) De la resistencia de aislamiento c) De la corriente de fugas

A continuación se indica la constante K de los materiales más usados en condensadores:

Material K Vacío 1 Aire (1 atmósfera) 1,00059 Teflón 2 Polipropileno 2,5 Polietileno (Mylar) 3 Papel impregnado 2 a 6 Mica 3 a 6,8

Oxido de aluminio 7

Vidrio 4 a 9,5

Oxido de tantalio 10 a 25

Cerámica 20 a 12.000

1.5.3.- LA ABSORCIÓN DIELÉCTRICA

Si cortocircuitamos momentáneamente un condensador cargado, cuyo dieléctrico sea sólido y lo dejamos abierto por unos instantes, podremos observar que se vuelve a cargar en parte.

Esta carga resulta de un fenómeno complejo llamado absorción dieléctrica, o más claramente " % de absorción dieléctrica".

La causa de este fenómeno, en parte, es debida a la resistencia serie que determina una constante de tiempo (RC). Además, en el proceso de polarización, parte de la corriente de carga es absorbida por los dipolos del dieléctrico.

Los efectos de la absorción dieléctrica, quedan englobados en el factor de pérdidas.

El efecto práctico es reducir la capacidad al aumentar la frecuencia y producir un tiempo de retraso en los procesos de carga y descarga.

1.5.4.- ELEMENTOS PARÁSITOS DE UN CONDENSADOR Y

DEDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA SERIE

EQUIVALENTE

Los elementos parásitos de un condensador estandar son: - La Resistencia serie (R's)

- La Inductancia serie (Ls) - La Resistencia paralelo (R'p)

Si hallamos la Impedancia (Z) del circuito equivalente, podemos ver los factores que influyen en la parte real y en la imaginaria.

C

j

1

+

C

R

j

C

j

R

+

L

j

+

R

=

C

j

1

+

R

C

j

1

R

+

L

j

+

R

=

Z

p p s p p s

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

_′

′

′

′

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

′

′

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

∑

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

′

1

-

j

R

C

C

R

j

-1

C

R

j

+

1

R

+

C

L

R

-L

j

+

R

=

C

R

j

+

1

R

+

L

j

+

R

=

p p p p s p p s p 2 ' ' ' ' ' ' ' '

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

C

R

+

1

C

R

j

-R

+

C

L

R

j

+

C

L

R

-C

L

R

+

L

j

+

R

=

_{2 2} p 2 2 p p 2 2 p 3 p 2 p 2 s _′ ′

′

′

′

′

ω

ω

ω

ω

ω

ω

'

C

R

+

1

C

L

R

+

C

R

-L

j

+

C

R

+

1

R

+

R

=

2 2 p 2 2 2 p 3 2 p 2 2 p 2 p s _′ ′ ′

_ω

ω

ω

ω

ω

' ' '

(--- Parte real---) ( ---Parte imaginaria---) Vemos que la Resistencia Serie Equivalente (parte real) es mayor que la R serie y que disminuye con la frecuencia.

También podemos observar que para bajas frecuencias la Ls es despreciable, así como la R´p frente a la impedancia del condensador. En este caso quedaría un circuito RC.

En cambio para altas frecuencias la impedancia de Ls se hace grande y en cambio la de Cs es despreciable. En este caso quedaría un circuito RL.

Vemos también, de acuerdo con la fórmula anterior, que la R.S.E: es mayor que la resistencia serie R's.

El circuito equivalente de un condensador se puede representar por una capacidad en serie con la resistencia equivalente.

Lógicamente la inductancia queda englobada como resultante de C y de L. Capacidad equivalente

Cuando en un condensador, existe además de la capacidad una inductancia; veamos qué sucede con la reactancia y con la capacidad equivalente, (que es la que medimos con el analizador).

En el circuito equivalente de la figura adjunta, vemos que al aumentar la frecuencia la reactancia inductiva aumenta mientras que la capacitiva disminuye. Llega un momento que son iguales, ( resonancia) para luego predominar la inductiva .

)

C

L

1

(

C

=

C

C

C

L

C

=

C

C

C

L

j

C

j

=

C

j

C

j

C

L

1

=

L

j

+

c

j

1

=

C

j

1

X

+

X

=

X

2 eq eq 2 eq eq 3 eq 2 eq L c ceq

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

ω

−

C

L

1

C

=

C

eq ₂

ω

Vemos que la Ceq es mayor que C y que aumenta con la frecuencia hasta llegar a la

resonancia

1.5.5.- TIPOS DE DIELÉCTRICOS

• Condensadores cerámicos

Los diferentes tipos de dieléctricos se identifican y clasifican según los coeficientes de temperatura de los materiales de los que están hechos los condensadores.

Existen dos grupos básicos (Clase I y Clase II) que son los utilizados en la fabricación de los condensadores cerámicos. Existe un tercer grupo (Clase III) que se identifica por tener una fina capa de titanato de bario utilizado en la producción de condensadores cerámicos de disco.

DIELÉCTRICO DE CLASE I

Este grupo identifica los dieléctricos lineares, los cuales muestran una relación lineal entre la polarización y la tensión.

Estos materiales muestran las características más estables, debido a que son formulaciones no ferro-eléctricas, basadas la mayoría en el TiO2 con constantes dieléctricas por debajo de 150.

Normalmente existe un código de letras y números que definen los coeficientes de temperatura correspondientes a los dieléctricos de clase I. Estas asociaciones están definidas en el estándar 198 de la asociación de las industrias electrónicas (EIA):

Coeficiente de Temperatura (ppm/ºC) Multiplicador a aplicar a la columna (a) Tolerancia del coeficiente de tempratura (ppm/ºC) C = 0.0 0 = -1.0 G = 30 M = 0.1 1 = -10 H = 60 P = 1.5 2 = -100 J = 120 R = 2.2 3 = -1000 K = 250 S = 3.3 4 = -10000 L = 500 T = 4.7 5 = +1 M = 1000 U = 7.5 6 = +10 N = 2500 7 = +100 8 = +1000 9 = +10000

El dieléctrico más común utilizado para los condensadores cerámicos de Clase I es el C0G (coeficiente de temperatura: 0.0 ppm/ºC, Tolerancia coeficiente de temperatura: ±30ppm/ºC) que corresponde a la especificación MIL: N0P (negativo-positivo-cero).

DIELÉCTRICO DE CLASE II

Dentro de los dieléctricos de clase II están los ferro-eléctricos. Este tipo de dieléctricos se caracterizan por tener una respuesta no lineal a la polarización o la carga respecto a la tensión, debido a la estructura de cristal del material. Los condensadores cerámicos ferro-eléctricos son aquellos que muestran un ciclo de histéresis de la polarización debido al campo aplicado. La histéresis varía en función de la temperatura, como puede observarse en la figura siguiente:

Los dieléctricos de este tipo ofrecen mayores constantes dieléctricas que los dieléctricos de clase I, aunque poseen menor estabilidad en cuanto a temperatura, tensión, frecuencia y tiempo.

Debido a la gran diversidad de propiedades de los condensadores cerámicos ferro-eléctricos encontramos una sub-clasificación en 2 categorías, definidas por las

características de temperatura:

• Medium-K: Los condensadores con una K media poseen una tolerancia máxima de ±15% a una temperatura de referencia de 25ºC hasta un margen de temperaturas de entre -55ºC hasta 125ºC. Estos materiales, generalmente, tienen constantes dieléctricas que varían entre 600 y 4000. Entre estos tipos encontramos el X7R.

• High-K: En este caso los condensadores de K alta tienen unos coeficientes de temperatura superiores a los de X7R. Por otra parte las constantes dieléctricas pueden variar entre 4000 hasta 18000, con cambios en los coeficientes de temperatura muy bruscos.

En la tabla que se muestra a continuación, podemos ver las descripciones dadas por la EIA para dichos dieléctricos:

Límite inferior de Temperatura Limite superior de Temperatura Tolerancia X = -55ºC 2 = +45ºC A = ±1.0% Y = -30ºC 4 = +65ºC B = ±1.5% Z = +10ºC 5 = +85ºC C = ±2.2% 6 = +105ºC D = ±3.3% 7 = +125ºC E = ±4.7% 8 = +150ºC (especial) F = ±7.5% P = ±10% R = ±15% S = ±22% T = ±22% / -33% U = ±22% / -56% V = ±22% / -82%

Normalmente el más utilizado es el X7R (±15% de tolerancia desde -55ºC hasta 125ºC) correspondiente a los dieléctricos cerámicos de K media. Por otra parte dentro de los dieléctricos de K alta se suele utilizar el Z5U (+22% de tolerancia, hasta un -56% para unas temperaturas de entre 10 y 85ºC) y el Y5V (de +22% hasta -82% de tolerancia para unas temperaturas de entre -30 y 85ºC)

De todas formas existe otro tipo de dieléctrico utilizado sobre todo en ámbitos militares denominado BX. Este dieléctrico pertenece a la familia de K medias y tiene un límite de temperatura de voltaje a parte de los límites vistos en la tabla anterior. El dieléctrico BX está limitado a un cambio máximo de su capacidad de un ±15%, desde -55ºC hasta 125ºC, y a un cambio máximo de +15%-25% aplicando la tensión de trabajo. Básicamente las características del BX son similares a las del X7R con la condición añadida de que el coeficiente de temperatura y de tensión (combinados) no deben superar el +15%-25%. La gráfica que refleja su comportamiento es la siguiente:

Comparación:

C0G

(NP0)

Dieléctrico ultra-estable de condensadores cerámicos clase I, con una dependencia insignificante de sus propiedades eléctricas con la temperatura, frecuencia y tiempo.

X7R

Dieléctrico estable de condensadores cerámicos de clase II, con cambios en sus propiedades con la temperatura, tensión, frecuencia y tiempo. Normalmente se suelen utilizar para aplicaciones de bloqueo, acoplamiento, by-pass y discriminaciones frecuenciales.

Z5U

Y5V

Dieléctrico de propósito general de condensadores cerámicos de clase II, con una constante dieléctrica elevada y con grandes variaciones de sus propiedades con los efectos de la temperatura y las condiciones de prueba. Poseen una gran capacidad por unidad de volumen y por ello son aptos para el uso en aplicaciones de acoplamiento, bypass, así como en aplicaciones de filtrado, supresión de transitorios y aplicaciones de carga y almacenamiento.

• Condensadores de plástico

Dentro de los denominados condensadores de plástico, podemos encontrar diferentes materiales dieléctricos:

ƒ T = Tereftalato de polietileno (PET) ƒ P = Polipropileno (PP)

ƒ N = Naftalato de polietileno (PEN)

El Prefijo ‘M’ que se suele añadir en algunas identificaciones significa que el dieléctrico tiene capas metalizadas.

1) Los dieléctricos MFP y MFT están construidos con una combinación de capas laminadas de metal y plástico metalizado. MKT: Condensador metalizado de Tereftalato de polietileno.

MKP: Condensador metalizado de Polipropileno.

MKN: Condensador metalizado de Naftalato de polietileno.

Dependiendo del tipo de dieléctrico tendremos unas respuestas respecto a la temperatura o a la frecuencia:

De todas maneras dependiendo del fabricante podemos encontrarnos otro tipo de iniciales: BF: Capas metalizadas de poliéster (tereftalato de polietileno)

FKS ≡ MKT FKP ≡ MKP

Condensadores de Poliéster

Variación de la capacidad en función de la temperatura Variación de la resistencia de aislamiento respecto a la temperatura.

Variación del factor de disipación en función de la frecuencia

Aplicaciones: Aplicaciones de desacoplamiento, acoplamiento y bloqueo. Propiedades: - Buena relación precio-rendimiento.

- Buena relación capacidad-volumen.

- Sustituyen bien a los condensadores electrolíticos de baja calidad y a los de tántalo.

Condensadores de Polipropileno

Variación de la capacidad en función de la temperatura Variación de la resistencia de aislamiento respecto a la temperatura.

Variación del factor de disipación en función de la frecuencia

Aplicaciones: Sample & hold, circuitos aisladores, circuitos resonantes, Convertidores, aplicaciones de audio...

Propiedades: - Factor de disipación bajo. - Tolerancias alrededor de 1%.

Condensadores Metalizados

Variación de la capacidad en función de la temperatura Variación de la resistencia de aislamiento respecto a la temperatura.

Variación del factor de disipación en función de la frecuencia

Aplicaciones: Filtros de TV y HiFi, aplicaciones industriales de potencia, iluminación… Propiedades: - Margen de temperatura hasta 110ºC

• Condensadores de mica

Los condensadores de mica se caracterizan por tener una capacidad elevada en un volumen relativamente pequeño, sin poner en compromiso el dieléctrico de mica en cuanto a términos de alta eficiencia. Al mismo tiempo garantizan una tolerancia de un 1% (suele ser la tolerancia estándar) y capacidades de entre 4 y 100000pF y combinan un factor de calidad (Q) elevado junto con una elevada resistencia de aislamiento.

Se caracterizan por tener una estabilidad en tiempo, temperatura y tensión bastante buena. Pero al igual que los condensadores de tántalo, no son aptos para circuitos de protección, ya que actúan como un corto circuito frente a sobre tensiones.

Normalmente se utilizan en aplicaciones, tanto profesionales como militares, que requieran una alta precisión como por ejemplo, osciladores, circuitos lógicos y de transmisión…

• Condensadores de tántalo

Dentro de los condensadores de tántalo podemos encontrar dos tipos: Los condensadores de tántalo húmedo y los condensadores de tántalo sólido.

Los condensadores de tántalo se caracterizan por soportar muy bien elevadas temperaturas. Por tanto presentan mejor estabilidad en temperatura, tiempo y mecánica (vibraciones y golpes). Por ello se suelen utilizar en aplicaciones mecánicas, como motores… Por otra parte no soportan muy bien los transitorios de sobre tensión, ya que quedan en corto circuito, por tanto mejor no usarlos en circuitos de protección.

Al igual que los condensadores electrolíticos, poseen polaridad.

El tipo de dieléctrico que se utiliza en estos casos es una película de óxido de tántalo (Ta2O5). Gracias a su permitividad se pueden realizar condensadores sub-miniatura un 50% más pequeños que los de aluminio grabado. Suelen utilizarse para aplicaciones de desacoplo, filtrado y en circuitos transistorizados.

• Condensadores electrolíticos

Los condensadores electrolíticos se caracterizan también por tener una elevada capacidad en volúmenes reducidos. Se consiguen valores realmente grandes para εr, y reducidos para el espesor del dieléctrico, por lo que suelen se de una capacidad elevada.

También podemos dividir a los condensadores electrolíticos en dos tipos:

• Condensadores electrolíticos de aluminio: El tipo de dieléctrico que suelen utilizar es la alumina (Al2O3), que posee propiedades de semiconductor. Este tipo de condensadores están polarizados, por lo que no es apto para el uso de corrientes alternas. Normalmente este tipo de condensadores se utilizan en aplicaciones de radio y TV, para aplicaciones de desacoplo y en filtros de enlace. De todas formas la fiabilidad que aportan es relativamente débil bajo condiciones normales de temperatura, tensión y humedad.

A continuación podemos ver una clasificación de los diferentes tipos de condensadores electrolíticos (para una empresa en concreto, AVX):

1.5.6.- COMPARACIÓN DE LOS DIFERENTES DIELÉCTRICOS

PET _(KT/MKT) PEN _(MKN) PP _(KP/MKP) PPS _(MKI) NPO X7R Tantalum

Dielectric constant 1 kHz/23°C 3.3 (positive as temperatur e rises) 3.0 (positive as temperature rises) 2.2 (negative as temperatur e rises) 3.0 (very constant over temperature range) 12...40 700...2000 26 Operating temperature (°C) __55/+105 __55/+125 __55/+100 __55/+140 __55/+125 __55/+125 __55/+125 Dielectric absorption (%) 0.5 1 0.05...0.10 0.05 0.6 2.5 n.a. C/C with temperature (%) +/- 5 +/- 5 +/- 2.5 +/- 1.5 +/- 1 +/- 15 +/- 10 DC voltage

coefficient (%) insig. insig. insig. insig. insig. -20 insig. C aging rate

(%/h dec.) insig. insig. insig. insig. Insig. 2 n.a. Dissipation factor (%) 1 kHz 10 kHz 100 kHz 0.8 1.5 3.0 0.8 1.5 3.0 0.05 0.08 0.25 0.2 0.25 0.5 0.10 0.10 0.10 2.5 8

ESR low low very low very low Low moderate to high high IR (M x µF) 25 °C 85 °C 10,000 1,000 10,000 1,000 100,000 10,000 10,000 1,000 10,000 1,000 1,000 500 100 10 Capacitance range from (pF) to (µF) >1000...>10 >1000...>10 >100...>10 >10000...>1 >1...>0.01 >100...>2.2 >10000...>100000 Capacitance tolerance (+/- %) 5/10/20 5/10/20 1/2.5/5/10 2.5/5/10/20 5/10 10/20 10/20

Self healing yes yes yes yes No no no

Typical failure

mode at end of life open open open open short short short Reliability high high high high High moderate low

Piezoelectric

effect no no no no yes yes yes

Resistance to thermal and mechanical shock

high high high high moderate to low

moderate to low high

Non-linear distorsion (3rd harmonic)

very low very low very low very low low high n.a.

Polarity no no no no no no yes

1.6.- DEDUCCIONES DE LOS FACTORES “D” Y “Q”

EN BOBINAS

SERIE:

Ilustr. 15 Circuito equivalente serie

L

R

=

D

;

R

L

=

R

_

I

X

_

I

=

P

P

=

Q

s s s s s 2 L 2 a r s

ω

ω

R

L

=

Q

s s

ω

PARALELO:

L

R

p p

=

R

/

1

L

/

1

=

R

/

V

X

/

V

=

P

P

=

Q

p p p 2 L 2 a r p

ω

ω

p p

R

L

D

=

ω

p p

L

R

Q

ω

=

1.7.- DEDUCCIÓN DE LOS FACTORES D Y Q EN

CONDENSADORES

PARALELO:

R

C

=

Q

R

C

1

=

C

/

1

/

V

R

/

V

=

P

P

=

D

p p p p p 2 p 2 r a

ω

ω

ω

R

C

1

=

D

p p

ω

Ilustr. 17 Circuito equivalente paralelo

SERIE:

Ilustr. 18 Circuito equivalente serie

R

C

1

=

Q

R

C

=

C

1

_

I

R

_

I

=

P

P

=

D

s s s s s 2 s 2 r a

ω

ω

ω

R

C

=

D

ω

s s

Considerando que el Q o el D de un componente es una característica propia que no depende de qué modelo se utilice para representarlo, se puede deducir las relaciones entre

R

R

;

C

C

R

R

;

L

L

s p s p p s p s

↔

↔

↔

↔

1.8.- RELACIONES ENTRE L

S

Y L

P

Y ENTRE R

S

Y R

P

Sean los esquemas serie y paralelo:

Para el serie: (1) s s j L R Zr = r +

ω

p p p p j L R Z + j R L

ω

ω

⋅ = Para el paralelo

Multiplicando por el conjugado

2 2 p p p p p p p 2 2 2 2 p p p p

( j

L

R

) (

R

- j

L

)

j

L

R

+ (

L

)

R

Z

+ (

)

+ (

)

R

L

R

L

ω

ω

ω

ω

ω

ω

⋅

=

=

p Recordando el concepto de 2 p p r 2 a p

/

V

L

R

P

p

=

/

V

P

R

L

ω

ω

⋅

=

=

2 p

ω

Q

y dividiendo numerador y denominador de la anterior igualdad por

(

L

)

nos queda

2 2 p p p p 2 2 j L Q + R R + j L Q Z ( 2 ) + 1 1 + Q Q

ω

⋅

ω

= = igualando la (1) y la (2) queda

Q

+

1

Q

L

j

+

R

L

j

+

R

₂ 2 p p s s

ω

ω

=

igualando las partes reales y las imaginarias tenemos

Q

+

1

Q

L

j

L

j

y

Q

+

1

R

R

₂ 2 p s 2 p s

ω

ω

=

=

⎪

⎪

⎪

⎩

⎪⎪

⎪

⎨

⎧

)

6

(

L

_

Q

)

Q

+

1

(

=

L

)

5

(

L

_

Q

+

1

Q

=

L

s 2 2 p p 2 2 s

⎪

⎪

⎪

⎩

⎪⎪

⎪

⎨

⎧

=

=

)

4

(

R

_

)

Q

+

1

(

R

)

3

(

R

_

Q

+

1

1

R

Luego

s 2 p p 2 s

⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎨ ⎧ = = ) 8 ( L _ ) D + 1 ( L ) 7 ( L D + 1 1 L s 2 p p 2 s Recordando que D 1 = Q tendremos también

Vemos que cuanto mejor es el Q, esto es, D más pequeña, mayor es la semejanza entre las Ls y Lp (menor importancia tiene el 1 frente a la Q2.

Por otra parte cuanto menor sea el Q, mayor parecido tendrán la Rs y la Rp

pero peor la Ls y la Lp.

En general las medidas se hallan para Ls y Cs a menos que se especifique lo

contrario, ya sea por el constructor o por el usuario.

Conocida la Rs y la Ls ó Cs se puede hallar la Rp y la Lp o Cp por las fórmulas que las relacionan.

NOTA IMPORTANTE : Los analizadores de impedancias, miden únicamente la impedancia Z y el ángulo φ de desfasaje entre la impedancia y la resistencia. Todos los demás valores se obtienen por cálculo.

Ejemplo: sean los valores medidos por un analizador de impedancias Z=204 mΩ y ϕ= -32º a una frecuencia de 10 MHz. Hallar Rs Xc , Cs , Q, D, Cp , Rp .

Soluciones :

Podemos observar que la R coincide con Rs o sea que utiliza el modelo serie. Los valores paralelo los hallará a partir de las relaciones.

245

D

1

+

D

.

R

=

R

43

1

+

5

1,

1

142.

1

+

D

1

C

=

C

1,5

0,66

1

Q

1

D

0,66

3

10

170.

x

9

10

142.

x

10

10.

x

2

1

R

C

1

=

Q

m

142

3

10

112.

x

10

10.

x

2

1

X

f

2

1

=

C

m

112

32

204

Z

X

m

170

32

204

Z

R

=

R

2 2 s p 2 2 s p -6 -6 c s c s

=

=

=

=

=

=

=

Π

=

Ω

=

Π

=

Π

Ω

=

=

Ω

=

=

=

ϖ

ϕ

ϕ

º

sin

sin

º

cos

cos

Como práctica puedes hacer otro ejemplo en el que mides la Z y la φ y luego calculas el resto. Terminas comprobando con el aparato si te dan los mismos valores que tu has hallado.

1.9.- Relaciones entre Cs y Cp y entre Rs y Rp.

Para el caso de condensadores seguiremos el mismo proceso. Sean los esquemas serie y paralelo: Serie

(

1

)

C

j

1

+

R

Z

Serie

s s

ω

=

Paralelo R C j + 1 R C j 1 + R C j C j R C j 1 + R C j R = Z p p p p p p p p p p p p

ω

ω

ω

ω

ω

ω

= =

Multiplicando por el conjugado:

R

C

+

1

R

C

j

R

=

Z

p 2 p 2 2 p 2 p p

ω

ω

Teniendo en cuenta que

R

C

1

=

D

y

R

C

1

=

D

p 2 p 2 2 2 p p

ω

ω

Arreglamos la anterior dividiendo cada término por

C

R

p 2 p 2 2

ω

)

2

(

1

+

D

C

j

1

+

R

D

1

+

R

C

1

C

j

1

+

R

C

R

=

Z

2 p p 2 p 2 p 2 2 p p 2 p 2 2 p

ω

ω

ω

ω

₌

Igualando (1) y (2) queda

1

+

D

C

j

1

+

R

D

C

j

1

+

R

₂ p p 2 s

ω

ω

=

Igualando las partes reales (9) y (10):

( 9 ) 1 + D R D = R ₂ p 2 s Rp =

R

S

D

D

2 2

1

+

(10) Vemos que cuanto más pequeñas son las pérdidas (menor D) Rs será muy distinta de Rp

Igualando las partes imaginarias

)

1

+

D

(

C

1

C

1

)

1

+

D

(

C

j

1

C

j

1

2 p s 2 p s

=

=

ω

ω

)

11

(

C

1)

+

D

(

C

p 2 s

=

) 12 ( C 1 + D 1 Cp= ₂ s

Vemos que cuanto más pequeñas son las pérdidas (menor D) más semejante son la Cs y la Cp.

La resistencia equivalente serie es típicamente más grande que la resistencia "óhmica" de los conductores y de la lámina que está físicamente en serie en el condensador. La resistencia equivalente serie incluye también el efecto de las pérdidas del dieléctrico y por tanto depende de la frecuencia (Ver pág. 8, el estudio de condensadores).

Por esto al aumentar la frecuencia, la Rs equivalente disminuye, ya que las pérdidas a través del condensador disminuyen pues en el circuito equivalente (el adjunto) al aumentar la frecuencia disminuye Xc y la corriente tiene un mejor paso por C. (Ver pág.9).

La capacidad indicada Ci se aproxima tanto más a la capacidad efectiva Ce cuanto

más adecuado sea el circuito equivalente utilizado.

Para determinar cual es el modelo más adecuado de medida hay que considerar las magnitudes relativas de la reactancia capacitiva Xc y de Rs y Rp.

Así para un condensador pequeño tendremos que C f 2 1 = X o c

π

Xc es grande, lo que supone Rp significativa frente a Xc.

En cambio Rs es despreciable frente a Xc. Luego el circuito general lo podemos

reducir a un circuito de sólo dos elementos como se muestra en las figuras siguientes.

Circuito general Circuito despreciando Rs

Consecuentemente la medida se hará en paralelo por ser el circuito más semejante a la realidad

1.10.- RELACIONES ENTRE ELEMENTOS SERIE Y

PARALELO

Ilustr. 23 Circuitos serie y paralelo

Serie En función de paralelo Si Q>10 Si Q<0,1 Paralelo En función de serie Si Q>10 Si Q<0,1

Q

+

1

R

=

R

2 p s

Q

R

2 p

≈

≈Rp

_R

₌

_R

₍₁

₊

_Q

2

₎

s p R Q 2 s ≈

R

s

≈

Q

+

1

Q

X

=

X

2 2 p s Xp ≈

_Q

X

p 2

≈

Q

Q

+

1

X

=

X

2 2 s p

X

s

≈

Q X 2 s ≈

Q

Q

+

1

C

=

C

2 2 p s Cp ≈

Q

C

2 p

≈

Q

+

1

Q

C

=

C

2 2 s p

C

s

≈

_{C Q}2 s ≈

Q

+

1

Q

L

=

L

2 2 p s Lp ≈

_Q

L

p 2

≈

Q

Q

+

1

L

=

L

2 2 s p

L

s

≈

Q L 2 s ≈

R

L

C

R

C

L

Q

2p p p 2 s s s 2

=

=

X

R

wL

R

R

wC

R

wC

1

R

wL

R

X

Q

p p p p p p s s s s s s

=

=

=

=

=

=

1.11.- MEDICIONES DE LOS PARÁMETROS DE UN

CONDENSADOR

De un condensador mide la resistencia equivalente serie (Cs - Rs). De la comparación de la resistencia con la reactancia del condensador (Xc) deduce si es más interesante dar los

valores del modelo paralelo Cp y Rp .

Si Rs es despreciable frente a Xc y Rp es comparable a Xc, convendrá medir la

capacidad Cp y dar la Resistencia paralelo (Rp). Esto sucede en condensadores pequeños, ya

que C 1 = Xc

ω

al ser C pequeña, Xc es grande y por tanto comparable con Rp, mientras Rs

es despreciable.

El circuito equivalente, cuando la capacidad sea pequeña, será:

Lo contrario sucede para condensadores grandes en que Xc es pequeña y la Rp lo modifica poco, mientras que Rs es más comparable a Xc que en el caso anterior.

Para condensadores grandes (C elevada) el circuito equivalente sería

Nota: Cuanto más adecuado es el modelo más se aproximará la medida al valor efectivo. Ver explicación de las equivalencias entre serie y paralelo.

Como norma general, para una frecuencia de 1 KHz, diríamos que: Para valores menores de 10 nF utilizar el circuito equivalente paralelo, esto es, medir la Cp y la Rp.

Para valores mayores de 10 µF utilizar el circuito equivalente serie, medir Cs y Rs.

Para valores entre 10 nF y 10 µF, las diferencias serán pequeñas y se podrá utilizar uno u otro ó seguir las indicaciones del fabricante u otras normas.

Se puede seguir la misma norma para frecuencias mayores. Los siguientes esquemas son aclaratorios de lo comentado.

1.10.1.- MEDICIONES EN DISTINTOS TIPOS DE

CONDENSADORES

De los distintos tipos de condensadores: a) de papel o poliestireno.

b) de policarbonato.

c) de Stiroflex

d) cerámicos cilíndricos y de placa.

1.- Mide la Cs y Rs y Cp, Rp. Deduce que tipo de modelo es más correcto. 2.- Comprueba en cada caso el factor de pérdidas (D)

3.- Observa que en general, en el mismo tipo de condensador, cuando más pequeño es el condensador, menor es el factor de pérdidas.

4.- Compara los distintos tipos de condensadores para ver hasta que frecuencia pueden trabajar, es decir a qué frecuencia pasan a ser inductancias. Para ello es muy importante haber hecho las compensaciones.

1.11.- MEDIDA DE LOS PARÁMETROS DE UN

CRISTAL

Presenta dos resonancias, una en serie y otra en paralelo. Para la resonancia en serie tendremos una impedancia mínima, mientras que para la resonancia en paralelo será máxima.

La gráfica de la impedancia y de la fase en función de la frecuencia, si se utiliza la escala log., presentarán una forma como la siguiente:

El valor de frecuencia que da el fabricante, está comprendido entre los dos picos. En esta práctica se trata de obtener una gráfica de la impedancia y del ángulo de fase de un cristal, así como determinar con la máxima precisión posible los siguientes parámetros del cristal:

Zs, Zp, Fs, Fp, Ca, R, Cb, L, y Q de los cuales se pueden medir directamente todos los valores en el circuito equivalente excepto C1 y el Q

C1 = Ca + Cb. El valor de Q será: R C F 2 1 = Q s s 1

π

2.- ANALIZADOR DE IMPEDANCIAS “HP 194A”

El equipo que vamos a utilizar en esta práctica es un "Analizador de Impedancias y de Ganancia-Fase" de la casa HP.

El HP 4194A presenta dos funciones de medida de componentes electrónicos y circuitos. Es un analizador de alta definición que combina medidas gráficas y análisis de parámetros lo que nos permite una gran variedad de aplicaciones. Entre ellas:

- Evaluación de las características de impedancia, básico para el desarrollo de nuevos materiales.

- Medida de puntos programados para mediciones de alta velocidad, en la clasificación de una línea de producción.

- Evaluación y análisis de componentes y características para el diseño de circuitos electrónicos fiables.

Este informe, mediante una explicación básica del uso y funcionamiento del aparato, presenta ejemplos típicos de como el HP4194A se puede usar para el estudio y desarrollo de componentes y diseño de circuitos.

2.1.- CARACTERÍSTICAS DEL 4194A

- Velocidad en la evaluación mediante análisis gráfico y numérico en color. - Posibilidad de dos gráficos superpuestos para comparación

- Cursores para elegir un punto del gráfico.

- Una función de simulación de multiparámetros que automáticamente calcula 3 ó 4 elementos del circuito equivalente basándose en la mediada de impedancias.

- Una función que permite medir en unos puntos programados.

- Otra función de pasa no pasa (Go/NoGo) basada en calcular los límites inferior y superior.

- Un programa (ASP) de autosecuencias.

- Compensación automática de los errores producidos por los sistemas de fijación y las conexiones tanto en la medida de impedancias como en las de Ganancia y Fase. Puede hacerse en todos los puntos o bien por interpolación. - La posibilidad de hacer un volcado de la pantalla en una impresora o plotter. - Gran precisión y resolución en la evaluación de los componentes como puede

Indicamos a continuación un resumen de la precisión y resolución del HP 4192A. Medida de impedancia

Margen Precisión Resolución

100 Hz a 40 MHz 0,17% 1 mΩ Ganancia-Fase

Margen Precisión Resolución 10 Hz -100 MHz 0,1 dB / 0,5º 0,001 dB / 0,01º

Los menús y los softkeys proporcionan formas simples juntamente con funciones abundantes:

El 4194A tiene 6 menús para medidas gráficas, análisis de parámetros, reproducción y evaluación de tratamientos. Mediante la combinación de menús y sentencias se logra simplificar las operaciones de evaluación de tratamiento y análisis. Además lleva un conjunto de sentencias para el control de barridos en frecuencia.

Con la función ASP podemos llevar a cabo la detección de frecuencias resonantes en resonadores y cabezales magnéticos, la definición de parámetros en filtros pasa banda, gráficos de constantes secundarias en líneas de transmisión y otras operaciones que pueden ser automáticamente realizadas.

Estos resultados se pueden sacar por plotter o impresora a través de un bus de 8 bits de I/O del 4194 o bien a través del HP-IB (Hewlett Packard Interface Bus). Mientras sacamos resultados el 4194 quedará inoperante.

2.2.- CONTROLES

La numeración de estos controles viene en función de la numeración mostrada en la pág. 23

1) PANTALLA: Podemos distinguir en ella tres partes. La 1ª formada por las partes superior e inferior, donde se visualizan los datos y donde existe un cursor para introducir la información que deseemos incluir.

La 2ª constituida por la parte central donde se visualizan las gráficas y la 3ª (margen derecho) donde aparecen los distintos parámetros que podemos elegir pulsando las teclas softkeys.

2) SOFTKEYS: Las teclas de menú y las teclas softkeys proporcionan una manera sencilla de realizar las medidas.

Además hay teclas para seleccionar el inicio y final del barrido; o bien seleccionar la frecuencia central y el ancho del barrido (teclas del grupo 11).

3) MENÚ: En él distinguimos:

1 - FUNCTION: Nos permitirá seleccionar medidas de impedancia o ganancia-fase. Para seleccionar los diferentes parámetros usaremos los botones del grupo 2

2 - SWEEP: Nos permite seleccionar el tipo de barrido. También se opera a través de 2). Si estamos midiendo impedancias podemos seleccionar FREQ, DC BIAS ó OSC LEVEL, mientras que para medidas de ganancia/fase sólo podemos variar FREQ ó OS. LEVEL. Para OS. LEVEL podemos escoger V, dBm o dBV.

Cuando hacemos barridos, además de operar con 2, los ajustes de márgenes se realizan con teclas de los grupos 11 y 13.

3 - COMPEN: Nos permite hacer la compensación de las conexiones. En los ejemplos del informe se verá como llevar a cabo la compensación.

4 - DISPLAY: Nos permite presentar de formas distintas los resultados: a) En forma gráfica o en forma de tabla de valores.

b) Gráficos de valores de A y B en función de la frecuencia.

c) En forma rectangular A-B. Son los llamados diagramas circulares, útiles para evaluar los componentes bajo distintas perspectivas: por ejemplo para evaluar la variación del Q en los resonadores.

d) Comparar dos gráficas superponiéndolas. e) Visualizar un sólo parámetro o los dos. f) Elegir el tipo de escala, lineal o logarítmica. g) Realizar escalados automáticos.

h) Eliminar o no la rejilla.

i) Situar el cursor en máximos o mínimos.

5 - MKR / L CURS: Al seleccionar MKR / L CURS aparecen una serie de posibilidades, como son trabajar con un Marker, con dos Markers,... una línea, línea y marker de referencia.

Al seleccionar una de estas teclas, se intensifica en verde. Si ahora pulsamos "Menú" nos aparecerán las distintas posibilidades en otro submenú.

Notas:

1º) El movimiento de los Markers siempre lo podemos hacer con el mando Rotativo MARKER/LCURSOR.

2º) Cuando trabajamos con impedancias se utilizan los marker "o" y "*", y cuando trabajamos en "Ganancia/Fase" se utiliza un mar-ker y la "línea"

6- MORE MENÚS. En éste se podrá encontrar:

-PROGRAM: Para introducir un programa (ASP) que luego el 4194 ejecutará.

-COPY: Para realizar copias (impresora, plotter...).

-SELF TEST: Se realiza un diagnóstico automático interno.

-EQU-CKT: Nos servirá para la simulación de circuitos y aproximación de los mismos a través de la introducción de los diferentes parámetros que lo componen.

-SET-PROG TABL: Parecido a PROGRAM pero sólo se introducirán los puntos del barrido a estudiar. Lo hará con la función GO/NO GO. 4) SWEEP MODE Para seleccionar el modo de barrido ( manual, repetitivo, ...).

5) TRIGGER: Nos indica si el barrido se produce por una señal interna o externa. 6) COPY: El "copy" nos permite pasar lo que tenemos en la pantalla a la

impresora (ver la forma de hacerlo en la página 39).

7) INTEG TIME: Indica las 3 velocidades de barrido. A menor velocidad más resolución.

8) AVERAGING: Para seleccionar el nº de promedios que hace antes de visualizar el resultado.

9) MARKER/

L CURSOR: Mueve el cursor por toda la pantalla.

10) EDIT: Teclas que, conjuntamente con el grupo 11 y 13 nos permiten editar programa.

11) PARAMETER: Pulsando una de estas teclas antes de una cantidad, nos permite introducir los diferentes parámetros (frecuencia, nivel del oscilador...). 12) SAVE/GET: Para guardar con figuraciones en memoria. Con save podemos

guardar hasta cinco configuraciones. Se ha de pulsar después de la tecla save una memoria (0-4) y luego Enter. Para recuperarlas pulsar GET el nº y ENTER.

13) ENTRY: Teclado numérico.

15) INPUT Para seleccionar el modo de salida del Generador (single o dual) y condicionarla.

OUTPUT: señal de entrada al analizador (Impedancia, atenuación) 16) IMPEDANCIA Conexiones para la medida de impedancias 17) GANANCIA FASE Conexión para la medida de Ganancia-Fase

3.- EVALUACIÓN DEL CIRCUITO

EQUIVALENTE

Los componentes (R, la C y la L) que se usan para describir los elementos de un circuito ideal, sólo son validos para un rango de frecuencias limitado.

Para frecuencias más altas aparecen los efectos de los elementos parásitos, de los cuales ya se habló al inicio de la práctica. Por tanto es posible que para frecuencias elevadas, no sean aplicables los valores medidos a bajas frecuencias (1KHz).

Por este motivo, los diseñadores tienen que tener presente que el circuito equivalente que utilicen sea válido para el margen de frecuencias a utilizar.

Para bajas frecuencias puede ser suficiente un circuito equivalente de dos elementos (resistencia e inductancia o bien resistencia y capacidad).

Para mayores frecuencias se necesitará un circuito equivalente de 3 o más elementos. Así en una bobina para bajas frecuencias bastará tener presente su inductancia y su resistencia serie, mientras que para altas frecuencias se tendrá que valorar también la capacidad entre espiras.

En la Ilustr. 30 se da un cuadro de los circuitos equivalentes de 3 elementos para distintos componentes reales.

En el apartado 3.3 trataremos de los circuitos equivalentes de 3 elementos .

3.1.- EVALUACIÓN DE COMPONENTES CON

CIRCUITOS EQUIVALENTES DE 2 ELEMENTOS

.

Dentro de un margen limitado de frecuencias, las características del componente se ajusta a dos parámetros ideales (una resistencia equivalente y una capacidad o inductan-cia equivalente).

Se podrían examinar los circuitos equivalentes serie y paralelo para cada componente. En la Ilustr. 29 se muestran las características de impedancia y fase de una in-ductancia real. La línea seguida representa los valores medidos de Impedancia y fase. Las líneas de puntos y rayas representan los valores calculados a partir del circuito equivalente serie, (L,R).

Ilustr. 29

Las líneas de puntos representan los valores obtenidos a partir de un circuito equi-valente paralelo (L,R)

Podemos notar que a bajas frecuencias el circuito equivalente serie tiene valores muy próximos a los medidos mientras que el circuito equivalente

paralelo, no los tiene. Ilustr. 23

PROCESO PARA EL ESTUDIO DE UN COMPONENTE COMO CIRCUITO DE DOS ELEMENTOS (parte real y parte imaginaria)

Se conecta el componente a estudiar en los terminales de impedancia, 10 Hz a 40 MHz, y se siguen los pasos indicados a continuación.

Nota: Para más precisión se puede hacer aquí la compensación.

Hard Key

Soft Key

a.- FUNCTION ⇒ IMPEDANCE

|Z|Θ